KR101212030B1 - Apparatus for separating cells using magnetic force and method for separating cells using the same - Google Patents

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KR101212030B1 KR1020120045744A KR20120045744A KR101212030B1 KR 101212030 B1 KR101212030 B1 KR 101212030B1 KR 1020120045744 A KR1020120045744 A KR 1020120045744A KR 20120045744 A KR20120045744 A KR 20120045744A KR 101212030 B1 KR101212030 B1 KR 101212030B1
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Abstract

PURPOSE: A cell sorting device using a magnet is provided to easily sort cells using a magnet and to improve cell sorting performance. CONSTITUTION: A cell sorting device(100) using a magnet comprises: a sorting channel unit(110) with a upper substrate(111) and a lower substrate(112) forming a flow channel for injecting a cell solution containing cells; and a magnetic control unit(120) which generates a magnetic field into the inside of the flow channel(113).

Description

자성을 이용하는 세포분리장치 및 이를 이용하는 방법{APPARATUS FOR SEPARATING CELLS USING MAGNETIC FORCE AND METHOD FOR SEPARATING CELLS USING THE SAME}Cell separation apparatus using magnetic and method using same {APPARATUS FOR SEPARATING CELLS USING MAGNETIC FORCE AND METHOD FOR SEPARATING CELLS USING THE SAME}

본 발명은 자성을 이용하는 세포분리장치 및 이를 이용하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자성을 이용하여 세포를 용이하게 분리할 수 있는 자성을 이용하는 세포분리장치 및 이를 이용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cell separation apparatus using magnetic and a method of using the same, and more particularly, to a cell separation apparatus using a magnet that can easily separate cells using a magnetic and a method using the same.

일반적으로, 생화학 시료는 이종 이상의 물질이 혼재되어 존재하기 때문에 원하는 성분만을 분석하거나, 혼합물에서 특정 성분만을 정제하기 위한 분리 기술은 시료의 전처리 과정에서 매우 중요하다. 특히, 미세 유로, 혼합기, 펌프, 벨브 등을 단일 칩에 집적화하여 소량의 시료를 고속, 고효율로 처리하고자 하는 개념인 랩온어칩(Lab-on-a-chip)에서도 정제 및 분리와 같은 시료 준비 과정은 하위 분석 과정에 앞서 선행되어야 할 핵심 기술이다.In general, biochemical samples contain a mixture of heterogeneous materials and thus, separation techniques for analyzing only a desired component or purifying only a specific component from a mixture are very important in the pretreatment of the sample. In particular, in the lab-on-a-chip, which is a concept to integrate a small flow path, a mixer, a pump, and a valve into a single chip to process a small amount of samples at high speed and efficiency, a sample preparation such as purification and separation is performed. The process is a key skill that must be preceded by the sub-analysis process.

또한, 생물학 또는 의학적 분석에 있어 중요한 세포에 기반한 임상진단(Cell-based diagnostics)은 혈액 분석, 세포 연구, 미생물 분석, 그리고 조직 이식으로 이루어진다. 최근 세포 연구 및 세포 분석, 그리고 단백질과 DNA 분석 기술 발전에 의하여 이러한임상 진단 절차를 미세유체소자(Microfluidic Device)의 형태로 단일화, 집적화하려는 연구가 선행되고 있다.In addition, cell-based diagnostics, which are important for biological or medical analysis, consist of blood analysis, cell research, microbial analysis, and tissue transplantation. Recent cell research, cell analysis, and protein and DNA analysis technology advance the research to unify and integrate the clinical diagnostic procedure in the form of a microfluidic device.

그러나, 기존의 미세유체채널 등을 이용한 세포분리 방법 및 장치의 경우에는 세포분리 성능이 기대에 미치지 못하여 실질적으로 이용되기에 어려움이 있었다.However, in the case of cell separation methods and devices using existing microfluidic channels, the cell separation performance did not meet expectations, and thus, it was difficult to be practically used.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자성을 이용하여 세포를 분리할 수 있는 자성을 이용하는 세포분리장치 및 이를 이용하는 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide a cell separation apparatus using a magnetism capable of separating cells using magnetism and a method using the same.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상부기판, 강자성 입자와 고분자 수지가 혼합된 혼합액을 경화하여 제작되며 상기 상부기판의 하측에서 결합함으로써 상자성(常磁性) 또는 반자성(反磁性) 중 적어도 하나의 성질을 가지는 복수개의 세포를 포함하는 세포액이 투입되는 유동로를 형성하는 하부기판을 구비하는 분리채널부; 상기 세포액 내의 세포가 상기 유동로 내를 유동하며 자성에 의하여 높이별로 분리되도록 상기 유동로의 내부로 자기장을 발생시키는 자기장 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, the upper substrate, the ferromagnetic particles and the polymer resin is produced by curing a mixed solution of at least one of the properties of at least one of paramagnetic (hypomagnetic) or anti-magnetic by bonding under the upper substrate A separation channel unit having a lower substrate which forms a flow path into which a cell solution including a plurality of cells is introduced; And a magnetic field controller for generating a magnetic field in the flow path such that cells in the cell fluid flow in the flow path and are separated by height by a magnetic field.

또한, 상기 분리채널부는 상부기판; 강자성 입자와 고분자 수지가 혼합된 혼합액이 경화되어 상기 상부기판의 하측에서 결합함으로써 유동로를 형성하는 하부기판;을 포함할 수 있다.In addition, the separation channel portion an upper substrate; It may include; a lower substrate to form a flow path by curing the mixed solution of the ferromagnetic particles and the polymer resin is bonded to the lower side of the upper substrate.

또한, 상기 자기장의 구배가 증가되도록 상기 유동로에는 상기 세포액의 유동방향을 따라서 복수개의 돌출부와 상기 돌출부 사이의 함몰부가 반복적으로 형성되는 미세 구조물을 포함할 수 있다.In addition, the flow path may include a microstructure in which the depression between the plurality of protrusions and the protrusions is formed repeatedly along the flow direction of the cell fluid so that the gradient of the magnetic field is increased.

또한, 상기 세포액의 유동방향을 따라 상기 돌출부와 상기 함몰부의 길이는 서로 다르게 형성될 수 있다.In addition, along the flow direction of the cell solution, the length of the protrusion and the depression may be formed differently.

또한, 상기 돌출부는 상기 세포액의 유동방향과 경사를 형성하며 기울어지게 형성될 수 있다.In addition, the protrusion may be inclined to form an inclination with the flow direction of the cell fluid.

또한, 상기 세포가 분리된 후에 재혼합이 방지되도록 상기 유동로에는 버퍼액이 유입될 수 있다.In addition, a buffer solution may be introduced into the flow path to prevent remixing after the cells are separated.

또한, 상기 분리채널부의 단부에는 상기 유동로와 연통되며, 상하로 분리되는 한 쌍의 유입구가 형성되며, 상기 세포액 또는 상기 버퍼액는 상기 한 쌍의 유입구 중 어느 하나를 통하여 상기 유동로로 유입될 수 있다.In addition, the end of the separation channel portion is in communication with the flow path, a pair of inlets are formed to be separated up and down, the cell fluid or the buffer liquid may be introduced into the flow path through any one of the pair of inlets. have.

또한, 상측의 유입구를 통하여 적혈구와 백혈구를 포함하는 세포액이 투입되고, 하측의 유입구를 통하여 상기 버퍼액이 투입될 수 있다.In addition, a cell solution including red blood cells and white blood cells may be introduced through an upper inlet, and the buffer solution may be introduced through a lower inlet.

또한, 상측의 유입구를 통하여 버퍼액이 투입되고, 하측의 유입구를 통하여 적혈구와 암세포를 포함하는 세포액이 투입될 수 있다.In addition, the buffer solution may be introduced through the upper inlet, and the cell solution including the red blood cells and the cancer cells may be introduced through the lower inlet.

또한, 상기 유동로 내에서 상기 세포액의 유동속도를 조절하여 분리되는 세포 간의 높이 차이를 제어할 수 있다.In addition, it is possible to control the height difference between the cells to be separated by adjusting the flow rate of the cell solution in the flow path.

또한, 상기 자기장 제어부는 전자석으로 구성되어 인가되는 전류를 제어하여 자기장의 세기를 조절할 수 있다.In addition, the magnetic field controller may be configured of an electromagnet to control the applied current to adjust the strength of the magnetic field.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 유동로 내로 세포액을 투입하는 세포액 투입단계; 상기 유동로 내를 유동하는 세포액에 포함되는 복수개의 세포가 자기장에 의하여 높이별로 분리되도록 자기장을 발생시키는 자기장 발생단계; 상기 분리된 세포를 배출하는 분리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리방법에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a cell solution input step of injecting the cell solution into the flow path; A magnetic field generating step of generating a magnetic field such that a plurality of cells included in the cell fluid flowing in the flow path are separated by height by a magnetic field; It is achieved by a cell separation method using a magnetic, characterized in that it comprises a; separating step to discharge the separated cells.

또한, 상기 세포액 투입단계 이후에 상기 유동로 내로 버퍼액을 투입하는 버퍼액 투입단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include a buffer solution input step of introducing a buffer solution into the flow path after the cell solution input step.

또한, 상기 세포액 투입단계에서 적혈구와 백혈구를 포함하는 세포액을 상기 유동로의 상측에 투입하며, 상기 버퍼액 투입단계에서는 상기 버퍼액을 상기 유동로의 하측에 투입할 수 있다.In addition, in the cell solution input step, a cell solution including red blood cells and white blood cells may be added to an upper side of the flow path, and in the buffer solution input step, the buffer solution may be injected to a lower side of the flow path.

또한, 상기 세포액 투입단계에서 암세포와 백혈구를 포함하는 세포액을 상기 유동로의 하측에 투입하며, 상기 버퍼액 투입단계에서는 상기 버퍼액을 상기 유동로의 상측에 투입할 수 있다.In addition, in the cell solution input step, a cell solution including cancer cells and leukocytes may be added to the lower side of the flow path, and in the buffer solution input step, the buffer solution may be added to an upper side of the flow path.

본 발명에 따르면, 자성을 이용하여 세포를 용이하게 분리할 수 있는 자성을 이용하는 세포분리장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a cell separation device using magnetism that can easily separate cells using magnetism.

또한, 분리채널부에 강자성 입자가 포함되도록 함으로써 용이하게 자기장을 발생시킬 수 있다.In addition, it is possible to easily generate a magnetic field by including the ferromagnetic particles in the separation channel portion.

또한, 유동로 내에 버퍼액을 투입하여 유동로 내에서 분리된 세포가 다시 혼합되는 것을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the mixing of the cells separated in the flow path by adding a buffer solution in the flow path.

또한, 유동로 내에 돌출부를 형성하여 발생하는 자기장의 구배를 강화함으로써 세포 분리 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve cell separation performance by strengthening the gradient of the magnetic field generated by forming protrusions in the flow path.

또한, 유동로 내에 형성되는 돌출부와 함몰부의 길이를 조절하여 자기장에 의하여 세포에 가해지는 힘을 더욱 증가시킬 수 있다.In addition, it is possible to further increase the force applied to the cell by the magnetic field by adjusting the length of the protrusions and depressions formed in the flow path.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치의 개략적인 사시도이고,
도 2는 도 1의 자성을 이용하는 세포분리장치의 개략적인 분해 사시도이고,
도 3은 도 1의 자성을 이용하는 세포분라장치를 이용하여 백혈구와 적혈구를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하여 백혈구와 적혈구를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하여 백혈구와 암세포를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치의 개략적인 분해 사시도이고,
도 7은 도 6의 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하여 백혈구와 적혈구를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하여 백혈구와 적혈구를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.1 is a schematic perspective view of a cell separation device using magnetism according to a first embodiment of the present invention,
Figure 2 is a schematic exploded perspective view of the cell separation device using the magnetism of Figure 1,
FIG. 3 schematically illustrates an operation of separating leukocytes and erythrocytes using the cell division apparatus using the magnetism of FIG. 1,
4 schematically illustrates an operation of separating leukocytes and red blood cells using a cell separation apparatus using magnetism according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 schematically illustrates an operation of separating leukocytes and cancer cells using a cell separation device using magnetism according to a second embodiment of the present invention.
6 is a schematic exploded perspective view of a cell separation device using magnetism according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 7 schematically illustrates an operation of separating leukocytes and red blood cells using the cell separation device using the magnetism of FIG. 6.
8 schematically illustrates an operation of separating leukocytes and red blood cells using a cell separation apparatus using magnetism according to a fourth embodiment of the present invention.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, components having the same configuration are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment. In other embodiments, configurations different from those of the first embodiment will be described do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the cell separation device 100 using the magnetism according to the first embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 자성을 이용하는 세포분리장치의 개략적인 분해 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a cell separation device using magnetism according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of a cell separation device using magnetism of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(100)는 강자성 입자(P)와 자기장 제어부와의 작용을 통하여 자기장을 발생시킴으로써, 자기장으로부터 세포에 가해지는 힘을 이용하여 세포를 분리하는 장치에 관한 것으로서, 분리채널부(110)와 자기장 제어부(120)를 포함한다.1 and 2, the cell separation device 100 using the magnetism according to the first embodiment of the present invention generates a magnetic field through the action of the ferromagnetic particles (P) and the magnetic field controller, to the cell from the magnetic field The present invention relates to a device for separating cells by using an applied force, and includes a separation channel unit 110 and a magnetic field controller 120.

상기 분리채널부(110)는 분리 대상이 되는 세포를 포함하는 세포액을 유동시킴으로써 세포를 분리하기 위한 유동로(113)를 형성하는 부재로서, 상부기판(111)과 하부기판(112)을 포함한다.The separation channel unit 110 is a member for forming a flow path 113 for separating cells by flowing a cell solution containing cells to be separated, and includes an upper substrate 111 and a lower substrate 112. .

상기 상부기판(111)은 후술하는 하부기판(112)과 접합되어 세포액을 유동하기 위한 유동로(113)를 형성하는 것으로서, 평판 형태로 하면이 내측으로 함몰되는 영역이 형성된다.The upper substrate 111 is bonded to the lower substrate 112, which will be described later, to form a flow path 113 for flowing the cell solution, and the bottom surface in the form of a flat plate is formed with an area recessed inward.

본 실시예에서 상부기판(111)의 재질으로는 폴리디메틸실록산(PDMS:PolyDimethylSiloxane), 폴리테트라플루로에틸린(PTFE:polytetrafluroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA:PolyMethylMethcrylate), 사이클로올레핀공중합체(COC:Cyclic Olefin Copolymer) 등이 이용될 수 있으나, 일반적인 고분자 물질이라면 제한되지 않고 이용될 수 있다.In this embodiment, the upper substrate 111 may be made of polydimethylsiloxane (PDMS: PolyDimethylSiloxane), polytetrafluoroethyl (PTFE: polytetrafluroethylene), polymethyl methacrylate (PMMA: PolyMethylMethcrylate), cycloolefin copolymer ( COC: Cyclic Olefin Copolymer) may be used, but may be used without limitation as long as it is a general polymer material.

상기 하부기판(112)은 상부기판(111)과 하방에서 결합되는 것으로서, 평판 형태로 상면에 내측으로 함몰되는 영역이 형성된다. The lower substrate 112 is coupled to the upper substrate 111 from below, and a region recessed inward on the upper surface in the form of a flat plate is formed.

한편, 하부기판(112)의 내부에 강자성 입자(P) 들이 균일하게 분산되도록, 하부기판(112)은 고분자 수지와 강자성 입자(P)가 혼합된 혼합액을 경화하여 성형, 제작되는 것이 바람직하다.On the other hand, the lower substrate 112 is preferably molded and manufactured by curing the mixed liquid mixed with the polymer resin and the ferromagnetic particles (P) so that the ferromagnetic particles (P) uniformly dispersed in the lower substrate (112).

하부기판(112)의 소재로 사용되는 고분자 수지로는 상술한 상부기판(111)과 동일한 것이 이용될 수 있으며, 강자성 입자(P)로는 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe) 등의 나노 또는 마이크로 입자 등이 이용될 수 있다.The polymer resin used as the material of the lower substrate 112 may be the same as the above-described upper substrate 111, the ferromagnetic particles (P), such as nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), etc. Nano or micro particles may be used.

따라서, 상부기판(111)과 하부기판(112) 간의 상호 결합으로 제작되는 분리채널부(110)는 내부에 유동로(113)가 형성되고, 전단부에는 분리채널부(110)와 연통하여 세포액이 유입되기 위한 통로인 유입구(114)가 마련되고, 후단부의 상측에는 세포액 내부에서 상측에서 분리되어 유동하는 세포를 외부로 배출하기 위한 제1유출구(115a)가 마련되고, 후단부의 하측에는 하측에서 유동하는 세포를 배출하기 위한 제2유출구(115b)가 마련된다.Therefore, the separation channel part 110, which is manufactured by mutual coupling between the upper substrate 111 and the lower substrate 112, has a flow path 113 formed therein, and the front end part communicates with the separation channel part 110 to communicate with the cell fluid. An inlet port 114, which is a passage for inflow, is provided, and a first outlet port 115a for discharging the cells flowing from the upper side of the rear end is separated from the upper side and flows to the outside. A second outlet 115b is provided for discharging the flowing cells.

즉, 분리채널부(110)의 전단부에는 세포액이 투입되기 위한 유입구(114)가 마련되고, 분리채널부(110)의 후단부에는 유동로(113) 내에서 자기장에 의하여 상측으로 이동하는 세포를 배출시키기 위한 제1유출구(115a) 및 제1유출구(115a)의 하단에 제2유출구(115)가 형성된다.That is, the front end of the separation channel 110 is provided with an inlet port 114 for introducing the cell fluid, the rear end of the separation channel 110, the cell moving upward by the magnetic field in the flow passage 113 The second outlet 115 is formed at the lower end of the first outlet 115a and the first outlet 115a to discharge the gas.

상기 자기장 제어부(120)는 분리채널부(110)의 하방에 마련되어 하부기판(112)의 강자성 입자(P)와 작동하여 유동로(113)의 내부로 자기장을 발생시키는 부재로서, 본 실시예에서는 자성의 세기 및 작동을 제어 가능하도록 전자석의 형태로 마련되어 인가되는 전류량을 조절하여 전체적인 자기장의 세기를 조절할 수 있으나, 자기장 제어부(120)의 형태가 이에 제한되는 것은 아니고 영구자석의 형태로 마련될 수도 있다.
The magnetic field controller 120 is provided below the separation channel unit 110 to operate with the ferromagnetic particles P of the lower substrate 112 to generate a magnetic field inside the flow path 113. The intensity of the entire magnetic field may be adjusted by adjusting the amount of current applied in the form of an electromagnet so as to control the strength and operation of the magnetic field, but the shape of the magnetic field controller 120 is not limited thereto and may be provided in the form of a permanent magnet. have.

지금부터는 상술한 자성을 이용하는 세포분리장치의 제1실시예를 이용한 세포분리방법에 대하여 설명한다.The cell separation method using the first embodiment of the cell separation device using the above-described magnetism will now be described.

1. 적혈구와 백혈구의 분리1. Isolation of red blood cells and white blood cells

도 3은 도 1의 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하여 백혈구와 적혈구를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 3 schematically illustrates an operation of separating leukocytes and red blood cells using the cell separation apparatus using the magnetism of FIG. 1.

도 3을 참조하면, 먼저, 본 실시예의 자성을 이용하는 세포분리장치(100)에서 분리대상이 되는 세포액 내에 백혈구(10)와 적혈구(20)를 분리하는 것으로 설명한다.Referring to FIG. 3, first, the white blood cell 10 and the red blood cell 20 are separated from the cell solution to be separated in the cell separation device 100 using the magnetic properties of the present embodiment.

먼저, 세포액을 유입구(114)를 통하여 유동로(113) 내로 주입하면, 세포액은 유동로(113)를 통하여 유동한다. 이와 동시에, 자기장 제어부(120)를 작동시켜 하부기판(112) 내에 균일하게 분산된 강자성 입자(P)와 함께 유동로(113) 내에 자기장이 발생하도록 한다.First, when the cell fluid is injected into the flow path 113 through the inlet port 114, the cell fluid flows through the flow path 113. At the same time, the magnetic field controller 120 is operated to generate a magnetic field in the flow path 113 together with the ferromagnetic particles P uniformly dispersed in the lower substrate 112.

유동로(113) 내에 발생하는 자기장에 의하여 상자성(常磁性) 입자인 적혈구(20)는 하부기판(112) 측으로 이동하여 유동하고, 반자성(反磁性) 입자인 백혈구(10)는 상부기판(111) 측으로 이동한다.The red blood cells 20, which are paramagnetic particles, move to the lower substrate 112 side by the magnetic field generated in the flow passage 113, and the white blood cells 10, which are diamagnetic particles, are upper substrate 111. ) Side.

즉, 다시 설명하면, 백혈구(10)는 자기장에 의하여 자화되어 하부기판(112) 측으로 이동한 상태에서 유동로(113) 내를 유동하고, 상자성인 적혈구(20)는 유동로(113) 내에서 흐르는 동안 유동로(113)의 하부에서 상부 방향으로 형성되는 자기장에 의하여 유동로(113)의 하부 쪽으로 이동하게 된다.In other words, the white blood cells 10 are magnetized by the magnetic field and flow in the flow path 113 while being moved toward the lower substrate 112, and the paramagnetic red blood cells 20 are in the flow path 113. While flowing, it moves toward the lower side of the flow path 113 by the magnetic field formed in the upper direction from the lower side of the flow path 113.

세포액의 지속적인 유동과 함께 유동로(113) 상부의 백혈구(10)는 제1유출구(115a)를 통하여 수집되어 외부로 배출되고, 상대적으로 유동로(113)의 하부에서 유동하는 적혈구(20)는 제2유출구(115b)를 통하여 수집되어 외부로 배출됨으로써, 적혈구(20)와 백혈구(10)를 최종 분리할 수 있다.With the continuous flow of cell fluid, the leukocytes 10 in the upper portion of the flow passage 113 are collected through the first outlet 115a and discharged to the outside, and the red blood cells 20 flowing in the lower portion of the flow passage 113 are relatively The red blood cells 20 and the white blood cells 10 may be finally separated by being collected through the second outlet 115b and discharged to the outside.

2. 암세포와 백혈구의 분리2. Isolation of Cancer Cells and Leukocytes

본 실시예를 이용하여 세포액 내에 동일한 반자성(反磁性)을 가지며 포함되는 백혈구(10)와 암세포(30)을 분리하는 방법에 대해서 설명하면, 먼저, 백혈구(10)와 암세포(30)를 포함하는 세포액을 유동로에 유동시킨다.Referring to the method of separating the leukocytes 10 and cancer cells 30 having the same diamagnetic (anti-magnetic) in the cell fluid using the present embodiment, first, the leukocytes 10 and cancer cells 30 comprising The cell fluid is flowed into the flow path.

이와 동시에, 하부기판(112) 내의 강자성 입자(P) 및 자기장 제어부(120)를 이용하여 유동로(113) 내에 자기장을 발생시킨다.At the same time, the magnetic field is generated in the flow path 113 using the ferromagnetic particles P and the magnetic field controller 120 in the lower substrate 112.

Figure 112012034662165-pat00001
Figure 112012034662165-pat00001

(단, Fcell:세포에 가해지는 힘, Vcell:세포의 부피, ▽|B|:자기장의 구배, Δχ:세포와 세포액의 자화율의 차이,μ0:진공에서의 투자율)(F cell : force applied to the cell , V cell : cell volume, ▽ | B |: magnetic field gradient, Δχ: difference between the susceptibility of the cell and the cell fluid, μ 0 : permeability in the vacuum)

상기 수학식 1에서와 같이, 자기장에 의하여 세포에 가해지는 힘(Fcell)은 세포의 부피(Vcell)에 비례하는 것이며, 일반적으로 18μm 내외 직경으로 상대적으로 부피가 큰 암세포(CTC:Circulating Tumor Cells)(30)는 자기장에 의하여 10μm 내외 직경으로 상대적으로 부피가 작은 백혈구(10)보다 하부기판(112)으로부터 더 많은 양 상측으로 밀려나고, 암세포(30)는 상부기판(111) 측으로 이동하여 유동로(113) 내를 유동하고, 백혈구(10)는 하부기판(112) 측으로 인접한 상태에서 유동하게 된다.As shown in Equation 1, the force (F cell ) applied to the cell by the magnetic field is proportional to the cell volume (V cell ), and generally a relatively large cancer cell (CTC: Circulating Tumor) with a diameter of about 18 μm. Cells 30 are pushed upwards from the lower substrate 112 to both upper and lower sides of the relatively small white blood cells 10 at a diameter of about 10 μm by a magnetic field, and the cancer cells 30 move toward the upper substrate 111. It flows in the flow path 113, the white blood cells 10 will flow in the state adjacent to the lower substrate 112 side.

따라서, 제1유출구(115a)를 통하여는 암세포(30)를 수집 및 분리하고, 제2유출구(115b)를 통하여는 백혈구(10)를 수집 및 분리할 수 있다.Therefore, the cancer cells 30 may be collected and separated through the first outlet 115a, and the leukocytes 10 may be collected and separated through the second outlet 115b.

한편, 본 경우와 같이 동일한 반자성의 성질을 갖는 복수개의 세포를 분리하는 경우에는 분리채널부(110)의 길이를 길게 하거나, 유동로 내에서 세포액의 유동속도를 조절함으로써, 유출구에 도달하는 이종(異種) 세포 간의 간격을 더욱 크게 할 수 있다.
On the other hand, in the case of separating a plurality of cells having the same diamagnetic properties as in the present case by increasing the length of the separation channel portion 110, or by adjusting the flow rate of the cell fluid in the flow path, heterogeneous ( Iii) the spacing between cells can be increased.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(200)에 대하여 설명한다.Next, a cell separation apparatus 200 using magnetism according to a second embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하여 백혈구와 적혈구를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.4 schematically illustrates an operation of separating leukocytes and red blood cells using a cell separation apparatus using magnetism according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(200)는 분리채널부(110)와 자기장 제어부(120)를 포함한다. 본 실시예의 자기장 제어부(120)는 제1실시예의 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.Referring to FIG. 4, the cell separation apparatus 200 using magnetism according to the second embodiment of the present invention includes a separation channel unit 110 and a magnetic field controller 120. Since the magnetic field controller 120 of the present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment, duplicate description thereof will be omitted.

상기 분리채널부(110)는 제1실시예와 동일한 형태로 상부기판(111)과 하부기판(112)을 포함한다. 다만, 본 실시예의 분리채널부(110)의 전단부의 상측에는 제1유입구(214a)가 형성되고, 하측에는 제2유입구(214b)가 형성된다.
The separation channel unit 110 includes an upper substrate 111 and a lower substrate 112 in the same manner as in the first embodiment. However, a first inlet 214a is formed at an upper side of the front end of the separation channel unit 110 of the present embodiment, and a second inlet 214b is formed at a lower side thereof.

이하, 본 실시예의 자성을 이용하는 세포분리장치(200)를 이용한 세포분리방법에 대해서 후술한다. Hereinafter, a cell separation method using the cell separation device 200 using the magnetism of the present embodiment will be described below.

본 실시예의 경우에는 제1실시예와는 달리 분리대상이 되는 세포액과 버퍼액(40)을 유동로(113) 내로 동시에 유입시킴으로써 세포 분리 성능을 향상시키는 것으로, 이하, 세포액 내에 분리 대상 세포가 백혈구(10), 적혈구(20)인 경우와 백혈구(10), 암세포(30) 경우에 대해서 각각 설명한다.In the present embodiment, unlike the first embodiment, the cell separation performance is improved by simultaneously introducing the cell solution and the buffer solution 40 to be separated into the flow path 113. Hereinafter, the cells to be separated in the cell solution are leukocytes. (10), the case of red blood cells 20, the case of white blood cells 10, and cancer cells 30 will be described, respectively.

1. 적혈구와 백혈구의 분리1. Isolation of red blood cells and white blood cells

먼저, 도 4를 참조하면, 백혈구(10)와 적혈구(20)가 포함되는 세포액을 상대적으로 상측에 배치되는 유입구인 제1유입구(214a)를 통하여 유동로(113) 내로 유동시킨다. First, referring to FIG. 4, the cell fluid including the white blood cell 10 and the red blood cell 20 is flowed into the flow path 113 through the first inlet 214a which is an inlet disposed relatively upward.

세포액의 유입과 동시에, 버퍼액(40)을 제1유입구(214a)보다 하측의 제2유입구(214b)를 통하여 유동로(113) 내로 유동시킨다. 본 실시예에서 이용되는 버퍼액(40)으로는 포스페이트 버퍼 실레인(PBS:Phosphate Buffer Silane)이 이용되나, 이에 제한되는 것은 아니다.Simultaneously with the inflow of the cell fluid, the buffer liquid 40 flows into the flow path 113 through the second inlet 214b below the first inlet 214a. Phosphate buffer silane (PBS: Phosphate Buffer Silane) is used as the buffer solution 40 used in the present embodiment, but is not limited thereto.

이와 동시에, 자기장 제어부(120)를 작동시켜 유동로(113) 내에 자기장을 발생시키면, 반자성인 백혈구(10)는 유동로(113) 내에서 유동하는 동안 상부기판(111) 측으로 형성되는 자기장에 의하여 하부기판(112)으로부터 밀려나 유동로(113)의 상측에 인접한 상태에서 유동하고, 상자성인 적혈구(20)는 자기장에 의하여 하부기판(112) 측으로 이동하여 하측의 버퍼액(40)을 투과함으로써 유동로(113)의 하부의 하부기판(112)과 인접한 상태에서 유동하게 된다.At the same time, when the magnetic field controller 120 is operated to generate a magnetic field in the flow path 113, the diamagnetic leukocytes 10 are formed by the magnetic field formed toward the upper substrate 111 while flowing in the flow path 113. It is pushed out of the lower substrate 112 and flows in a state adjacent to the upper side of the flow path 113, the paramagnetic red blood cells 20 are moved to the lower substrate 112 side by a magnetic field to flow through the lower buffer liquid 40 In the state adjacent to the lower substrate 112 of the lower portion of the furnace 113 is to flow.

따라서, 제2유입구(214a)를 통하여 별도로 주입된 버퍼액(40)은 유동로(113) 내에서 분리된 상태에서 유동하는 백혈구(10)와 적혈구(20)의 사이 공간에서 유동하므로, 일단 간격이 벌어진 상태에서 유동하는 백혈구(10)와 적혈구(20)가 확산 또는 무작위의 유동으로 재혼합되는 것을 방지하고, 세포 분리의 정확도 및 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, the buffer solution 40 separately injected through the second inlet 214a flows in the space between the white blood cell 10 and the red blood cell 20 flowing in the separated state in the flow path 113, and thus, once spaced apart. The leukocytes 10 and red blood cells 20 flowing in this open state can be prevented from being remixed by diffusion or random flow, and the accuracy and performance of cell separation can be improved.

2. 암세포와 백혈구의 분리2. Isolation of Cancer Cells and Leukocytes

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(200)를 이용하여 백혈구(10)와 암세포(30)를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 5 schematically illustrates an operation of separating leukocytes 10 and cancer cells 30 using the cell separation device 200 using magnetism according to the second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 세포액 내에 포함되는 반자성의 암세포(30)와 반자성의 백혈구(10)를 분리하는 경우에는 세포액을 하측의 제2유입구(214b)를 통하여 유입시켜 유동로(113) 내를 유동하도록 한다. Referring to FIG. 5, in the case of separating the diamagnetic cancer cells 30 and the diamagnetic leukocytes 10 included in the cell fluid, the cell fluid is introduced through the lower inlet 214b to flow into the flow path 113. Do it.

세포액의 유입과 동시에, 버퍼액(40)을 제2유입구(214b)보다 상측의 제1유입구(214a)를 통하여 유동로(113) 내로 유동시킨다.Simultaneously with the inflow of the cell fluid, the buffer liquid 40 flows into the flow path 113 through the first inlet 214a above the second inlet 214b.

이와 동시에, 자기장 제어부(120)를 작동시켜 유동로(113) 내에 자기장을 발생시키면, 상대적으로 큰 부피를 가지는 암세포(30)는 작은 부피의 백혈구(10)보다 자기장의 영향을 더 많이 받고 상부기판(111) 측으로 크게 밀려난다. 이때, 암세포(30)는 제1유입구(214a)를 통하여 투입된 버퍼액(40)을 투과하여 버퍼액의 상측, 즉, 상부기판(111)과 인접한 위치에서 유동하게 된다.At the same time, when the magnetic field controller 120 is operated to generate a magnetic field in the flow path 113, the cancer cells 30 having a relatively large volume are more affected by the magnetic field than the white blood cells 10 of the smaller volume, and thus the upper substrate. It is greatly pushed toward the (111) side. In this case, the cancer cells 30 pass through the buffer solution 40 introduced through the first inlet 214a and flow at an upper side of the buffer solution, that is, adjacent to the upper substrate 111.

제1유입구(214a)를 통하여 별도로 주입된 버퍼액(40)은 유동로(113) 내에서 서로 이격된 상태에서 유동하는 암세포(30)와 백혈구(10) 사이의 공간에서 유동하므로, 일단 분리된 상태의 암세포(30)와 백혈구(10)가 확산 또는 무작위의 유동으로 혼합되는 것을 방지하고, 분리의 정확도 및 성능을 향상시킬 수 있다.The buffer liquid 40 separately injected through the first inlet 214a flows in the space between the cancer cells 30 and the white blood cells 10 flowing in the state separated from each other in the flow path 113, and thus, once separated Cancer cells 30 and leukocytes 10 in the state can be prevented from being diffused or mixed in a random flow, and the accuracy and performance of the separation can be improved.

한편, 본 실시예에서 버퍼액과 세포액을 유입시키는 위치는 상술한 내용에 제한되지 않고, 버퍼액의 종류, 분리되는 세포의 종류 및 크기 등을 종합적으로 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
On the other hand, the position in which the buffer solution and the cell solution is introduced in the present embodiment is not limited to the above description, it is preferably determined in consideration of the type of the buffer solution, the type and size of the cells to be separated.

다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(300)에 대하여 설명한다.Next, a cell separation apparatus 300 using magnetism according to a third embodiment of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치의 개략적인 분해 사시도이다.6 is a schematic exploded perspective view of a cell separation device using magnetism according to a third embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(300)는 분리채널부(110)와 자기장 제어부(120)를 포함한다. 본 실시예의 자기장 제어부(120)는 제1실시예의 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.Referring to FIG. 6, the cell separation apparatus 300 using magnetism according to the third exemplary embodiment of the present invention includes a separation channel unit 110 and a magnetic field controller 120. Since the magnetic field controller 120 of the present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment, duplicate description thereof will be omitted.

상기 분리채널부(110)는 상부기판(111)과 하부기판(112)을 포함하며, 상부기판(111)은 제1실시예에서 설명한 구성과 동일하므로 중복설명은 생략한다.The separation channel unit 110 includes an upper substrate 111 and a lower substrate 112. Since the upper substrate 111 is the same as the configuration described in the first embodiment, redundant description thereof will be omitted.

상기 하부기판(112)은 상부기판(111)과 하방에서 결합되는 것으로서, 상면에 내측으로 함몰되는 영역이 형성되며, 하부기판(112)의 내부에 강자성 입자(P) 들이 균일하게 분산되도록, 하부기판(112)은 고분자 수지와 강자성 입자(P)가 혼합된 혼합액을 경화하여 제작된다. The lower substrate 112 is coupled to the lower side of the upper substrate 111, a region recessed inwardly on the upper surface is formed, so that the ferromagnetic particles (P) are uniformly dispersed in the lower substrate 112, The substrate 112 is manufactured by curing a mixed solution in which a polymer resin and ferromagnetic particles P are mixed.

한편, 하부기판(112)의 함몰영역, 즉, 상부기판(111)과 결합하여 유동로(113)를 형성하는 하부기판(112)의 상면 영역에는 세포액의 유동방향을 따라서 복수개의 돌출부(316)와 복수개의 함몰부(317)가 상호 교대로 반복 형성된다.On the other hand, a plurality of protrusions 316 along the flow direction of the cell fluid in the recessed area of the lower substrate 112, that is, the upper surface region of the lower substrate 112 which is combined with the upper substrate 111 to form the flow path 113. And a plurality of depressions 317 are alternately formed alternately.

상기 돌출부(316)는 복수개가 하부기판(112)의 상측으로 돌출되고, 이웃하는 돌출부(316)의 사이에는 후술하는 돌출부(316)의 높이보다 상대적으로 함몰되는 함몰부(317)가 형성되며, 세포액의 유동방향을 따라 자른 단면의 형상이 사각형의 형태로 구성된다.A plurality of protrusions 316 protrude upwards of the lower substrate 112, and recesses 317 are formed between the adjacent protrusions 316 to be recessed relative to the height of the protrusion 316 to be described later. The shape of the cross section cut along the flow direction of the cell fluid is configured in the form of a square.

상기 함몰부(317)는 돌출부(316)로부터 상대적으로 함몰되는 영역으로서, 상호 이격되며 이웃하는 돌출부(317) 들의 사이에 형성된다.The depression 317 is a region relatively recessed from the protrusion 316 and is spaced apart from each other and is formed between neighboring protrusions 317.

본 실시예에서 돌출부(316)와 함몰부(317)는 하부기판(112)과 일체형으로 성형되는 것으로서, 고분자 수지와 강자성 입자(P)의 혼합액을 소재로 성형함으로써 제작된다. 다만, 다른 변형례에서는, 하부기판(112)과 돌출부(316)를 별도로 마련하여 결합하는 공정을 통하여 제작할 수도 있다.In the present embodiment, the protrusion 316 and the recess 317 are integrally molded with the lower substrate 112, and are manufactured by molding a mixed solution of the polymer resin and the ferromagnetic particles P into a material. However, in another modified example, the lower substrate 112 and the protrusion 316 may be separately provided and manufactured through a process of coupling.

한편, 자기장 제어부(120)에 의하여 유동로(113) 내에 발생하는 자기장의 구배는 돌출부(316) 및 함몰부(317)의 형상, 길이, 크기 등에 따라서 달라지는 것이므로, 돌출부(316)와 함몰부(317)의 규격은 상술한 내용을 종합적으로 고려하여 결정한다.
On the other hand, since the gradient of the magnetic field generated in the flow path 113 by the magnetic field control unit 120 is different depending on the shape, length, size, etc. of the protrusion 316 and the depression 317, the protrusion 316 and the depression ( The standard of 317 is determined by comprehensively considering the above description.

이하, 본 실시예의 자성을 이용하는 세포분리장치(300)를 이용한 세포분리방법에 대하여 분리 대상 세포가 백혈구(10)와 적혈구(20)인 경우를 예를 들어 후술한다. Hereinafter, the cell separation method using the cell separation device 300 using the magnetism of the present embodiment will be described below, for example, when the cells to be separated are the white blood cells 10 and the red blood cells 20.

도 7은 도 6의 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하여 백혈구와 적혈구를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 7 schematically illustrates an operation of separating leukocytes from erythrocytes using the cell separation apparatus using the magnetism of FIG. 6.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 백혈구(10)와 적혈구(20)가 포함되는 세포액을 유입구(114)를 통하여 유동로(113) 내로 유동시킨다. First, as shown in FIG. 7, the cell fluid including the white blood cell 10 and the red blood cell 20 is flowed into the flow path 113 through the inlet port 114.

이와 동시에, 자기장 제어부(120)를 작동시켜 유동로(113) 내에 자기장을 발생시키면, 반자성인 백혈구(10)는 유동로(113) 내에서 유동하는 동안 상부기판(111) 측으로 형성되는 자기장에 의하여 하부기판(112)으로부터 밀려나 유동로(113)의 상측에서 유동하고, 상자성인 적혈구(20)는 자기장에 의하여 하부기판(112) 측으로 이동하여 유동로(113)의 하측, 즉, 하부기판(112)에 인접한 위치에서 유동하게 된다.At the same time, when the magnetic field controller 120 is operated to generate a magnetic field in the flow path 113, the diamagnetic leukocytes 10 are formed by the magnetic field formed toward the upper substrate 111 while flowing in the flow path 113. Pushed out of the lower substrate 112 and flows in the upper side of the flow path 113, paramagnetic red blood cells 20 are moved to the lower substrate 112 side by the magnetic field, that is, the lower substrate 112 Will flow in a position adjacent to

한편, 유동로(113) 내에 반복적으로 형성되는 돌출부(316)와 함몰부(317)에 의하여 자기장의 구배(▽|B|2)가 증가하며, 상기 수학식 1에서와 같이 증가된 자기장 구배에 의하여 반자성인 백혈구(10)와 상자성인 적혈구(20)는 더욱 큰 힘을 받아 유동로 내에서 상하측으로 이동하게 된다.Meanwhile, the gradient ▽ | B | 2 of the magnetic field is increased by the protrusion 316 and the depression 317 which are repeatedly formed in the flow path 113, and as shown in Equation 1 above, the gradient is increased. The diamagnetic leukocytes 10 and the paramagnetic red blood cells 20 are moved upward and downward in the flow path under greater force.

따라서, 돌출부(316) 및 함몰부(317)의 미세 구조물에 의하여 자기장 구배가 증가함으로써 백혈구(10)와 적혈구(20)에 가해지는 힘 역시 증가하고, 이로 인하여 이종(異種)세포 간의 이격거리가 더욱 커지므로 정밀하고 신속한 세포 분리가 가능해진다.
Therefore, the magnetic field gradient is increased by the microstructures of the protrusions 316 and the depressions 317, so that the force applied to the white blood cells 10 and the red blood cells 20 also increases, thereby increasing the separation distance between the heterologous cells. The larger size allows for precise and rapid cell separation.

다음으로 본 발명의 제4실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(400)에 대하여 설명한다.Next, a cell separation apparatus 400 using magnetism according to a fourth embodiment of the present invention will be described.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하여 백혈구와 적혈구를 분리하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.8 schematically illustrates an operation of separating leukocytes and red blood cells using a cell separation apparatus using magnetism according to a fourth embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제4시시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치(400)는 분리채널부(110)와 자기장 제어부(120)를 포함한다. 본 실시예의 분리채널부(110)와 자기장 제어부(120)는 제3실시예의 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.Referring to FIG. 8, the cell separation apparatus 400 using magnetism according to the fourth exemplary embodiment of the present invention includes a separation channel unit 110 and a magnetic field controller 120. Since the separation channel unit 110 and the magnetic field control unit 120 of the present embodiment are the same as those of the third embodiment, redundant description thereof will be omitted.

다만, 본 실시예에서는 돌출부(416)에 의하여 발생하는 자기장 구배로 인한 세포의 상승량이 함몰부(417)에 의하여 발생하는 자기장 구배로 인한 세포의 하강량보다 클 수 있도록 세포액의 유동방향을 따라서 돌출부(416)의 길이(ℓ1)는 함몰부(417)의 길이(ℓ2)보다 길게 마련된다. 본 실시예에서 돌출부(416)의 길이(ℓ1)와 함몰부(417)의 길이(ℓ2)의 비는 1:2로 설정하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
However, in the present embodiment, the protrusion along the flow direction of the cell fluid such that the amount of rise of the cell due to the magnetic field gradient generated by the protrusion 416 may be greater than the amount of fall of the cells due to the magnetic field gradient generated by the depression 417. The length l 1 of 416 is provided longer than the length l 2 of the depression 417. The ratio of length (ℓ 2) of the length (ℓ 1) and the depressions 417 of the projection 416 in this embodiment is 1: it is not set to one second, limited.

이하, 본 실시예의 자성을 이용하는 세포분리장치(400)를 이용한 세포분리방법에 세포액 내에 분리 대상이 되는 백혈구(10)와 적혈구(20)가 포함되는 경우를 예를 들어 설명한다.Hereinafter, a case in which the cell separation method using the cell separation device 400 using the magnetism of the present embodiment includes the white blood cells 10 and the red blood cells 20 to be separated in the cell solution will be described.

먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 백혈구(10)와 적혈구(20)가 포함되는 세포액을 유입구(114)를 통하여 유동로(113) 내로 유동시킨다. First, as shown in FIG. 8, the cell fluid including the white blood cell 10 and the red blood cell 20 is flowed into the flow path 113 through the inlet port 114.

이와 동시에, 자기장 제어부(120)를 작동시켜 유동로(113) 내에 자기장을 발생시키면, 반자성인 백혈구(10)는 유동로(113) 내에서 흐르는 동안 상부기판(111) 측으로 형성되는 자기장에 의하여 하부기판(112)으로부터 밀려나 유동로(113)의 상측에서 유동하고, 상자성인 적혈구(20)는 자기장에 의하여 하부기판(112) 측으로 이동하여 유동로(113)의 하측에서 유동하게 된다.At the same time, when the magnetic field controller 120 is operated to generate a magnetic field in the flow path 113, the diamagnetic leukocytes 10 are lowered by the magnetic field formed toward the upper substrate 111 while flowing in the flow path 113. It is pushed out of the substrate 112 and flows in the upper side of the flow path 113, the paramagnetic red blood cells 20 are moved to the lower substrate 112 side by the magnetic field to flow in the lower side of the flow path 113.

한편, 유동로 내에 반복적으로 형성되는 돌출부(416)와 함몰부(417)에 의하여 자기장의 구배가 커지고, 상기 수학식 1에서와 같이 증가된 자기장 구배에 의하여 반자성인 백혈구(10)와 상자성인 적혈구(20)는 더욱 큰 힘을 받아 유동로 내에서 상하측으로 이동하게 된다.On the other hand, the gradient of the magnetic field is increased by the protrusion 416 and the depression 417 is formed repeatedly in the flow path, the diamagnetic magnetic leukocytes 10 and the paramagnetic red blood cells by the increased magnetic field gradient as shown in Equation 1 20 is moved to the upper and lower sides in the flow path under greater force.

한편, 본 실시예에서 미세 구조물에 의한 세포의 이동을 자세히 설명하면, 백혈구(10)는 돌출부(416) 상측을 통과시에는 돌출부(416)에 의하여 형성되는 자기장 구배의 증가에 의하여 상승하되, 함몰부(417)를 통과하는 경우에 백혈구(10)는 하강하게 된다. On the other hand, when the movement of the cells by the microstructure in detail in this embodiment, the leukocyte 10 is raised by the increase in the magnetic field gradient formed by the protrusion 416 when passing through the protrusion 416, the depression When passing through the portion 417, the white blood cell 10 is lowered.

이때, 백혈구(10)는 길이(ℓ1)가 상대적으로 짧게 형성되는 돌출부(416)에 의하여 더욱 큰 힘을 받아 많은 양을 상승하고, 상대적으로 긴 길이(ℓ2)로 형성되는 함몰부(417)에 의하면 작은 힘으로 하강함으로써 돌출부(416)에 의하여 상승한 양보다 적은 양을 하강한다.In this case, the white blood cells 10 has a length (ℓ 1) a recessed portion (417 is formed of a relatively short rise to large amounts take a greater force by the projections 416 are formed, and relatively long length (ℓ 2) By lowering the force with a small force is lower than the amount raised by the protrusion 416.

따라서, 돌출부(416)의 길이(ℓ1)보다 함몰부(417)의 길이(ℓ2)를 더 길게 형성함으로써 반자성의 백혈구(10)는 함몰부(417)에 의한 하강을 보상하여 많은 양 상승할 수 있으며, 상자성의 적혈구(10)와 큰 간격으로 분리될 수 있다.
Therefore, by forming the length ℓ 2 of the depression 417 longer than the length ℓ 1 of the protrusion 416, the diamagnetic leukocytes 10 compensate for the lowering by the depression 417 to increase a large amount. It can be, and can be separated from the paramagnetic red blood cells 10 at a large interval.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described in the present invention to various extents which can be modified.

100 : 본 발명의 제1실시예에 따른 자성을 이용하는 세포분리장치
110 : 분리채널부 111 : 상부기판
112 : 하부기판 113 : 유동로
114 : 유입구 115 : 유출구
120 : 자기장 제어부100: cell separation apparatus using magnetism according to the first embodiment of the present invention
110: separating channel portion 111: upper substrate
112: lower substrate 113: flow path
114: inlet 115: outlet
120: magnetic field control

Claims (15)

상부기판, 강자성 입자와 고분자 수지가 혼합된 혼합액을 경화하여 제작되며 상기 상부기판의 하측에서 결합함으로써 상자성(常磁性) 또는 반자성(反磁性) 중 적어도 하나의 성질을 가지는 복수개의 세포를 포함하는 세포액이 투입되는 유동로를 형성하는 하부기판을 구비하는 분리채널부;
상기 세포액 내의 세포가 상기 유동로 내를 유동하며 자성에 의하여 높이별로 분리되도록 상기 유동로의 내부로 자기장을 발생시키는 자기장 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.Cell solution containing a plurality of cells having at least one of paramagnetic or antimagnetic properties by hardening the mixed solution in which the upper substrate, the ferromagnetic particles, and the polymer resin are mixed. A separation channel unit having a lower substrate forming a flow path therein;
And a magnetic field controller for generating a magnetic field in the flow path such that cells in the cell fluid flow in the flow path and are separated by height by a magnet. 제1항에 있어서,
상기 자기장의 구배가 증가되도록 상기 유동로에는 상기 세포액의 유동방향을 따라서 복수개의 돌출부와 상기 돌출부 사이의 함몰부가 반복적으로 형성되는 미세 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method of claim 1,
And a microstructure in the flow path including a plurality of protrusions and depressions between the protrusions repeatedly formed along the flow direction of the cell fluid such that the gradient of the magnetic field is increased. 제2항에 있어서,
상기 세포액의 유동방향을 따라 상기 돌출부와 상기 함몰부의 길이는 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method of claim 2,
Cell separation apparatus using the magnetic, characterized in that the length of the protruding portion and the depression along the flow direction of the cell fluid is formed differently. 제2항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 세포액의 유동방향과 경사를 형성하며 기울어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method of claim 2,
The protrusion is a cell separation device using a magnetic, characterized in that the inclined and formed in the flow direction of the cell fluid. 제1항에 있어서,
상기 세포가 분리된 후에 재혼합이 방지되도록 상기 유동로에는 버퍼액이 유입되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method of claim 1,
Cell separation apparatus using a magnetic, characterized in that the buffer solution is introduced into the flow path to prevent remixing after the cells are separated. 제5항에 있어서,
상기 분리채널부의 단부에는 상기 유동로와 연통되며, 상하로 분리되는 한 쌍의 유입구가 형성되며,
상기 세포액 또는 상기 버퍼액는 상기 한 쌍의 유입구 중 서로 다른 유입구를 통하여 상기 유동로 내로 유입되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method of claim 5,
At the end of the separation channel portion is formed in communication with the flow path, a pair of inlets are separated up and down,
The cell solution or the buffer solution is a cell separation device using the magnetic, characterized in that the flow into the flow path through the different inlets of the pair of inlets. 제6항에 있어서,
상측의 유입구를 통하여 적혈구와 백혈구를 포함하는 세포액이 투입되고, 하측의 유입구를 통하여 상기 버퍼액이 투입되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method according to claim 6,
A cell separation apparatus using magnetic, characterized in that the cell solution containing red blood cells and white blood cells is introduced through the upper inlet, the buffer solution is introduced through the lower inlet. 제6항에 있어서,
상측의 유입구를 통하여 버퍼액이 투입되고, 하측의 유입구를 통하여 백혈구와 암세포를 포함하는 세포액이 투입되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method according to claim 6,
Buffer solution is introduced through the inlet of the upper side, the cell separation device using the magnetic, characterized in that the cell solution containing the white blood cells and cancer cells through the inlet of the lower side. 제1항에 있어서,
상기 유동로 내에서 상기 세포액의 유동속도를 조절하여 분리되는 세포 간의 높이 차이를 제어하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method of claim 1,
Cell separation apparatus using a magnetic, characterized in that for controlling the height difference between the cells to be separated by adjusting the flow rate of the cell solution in the flow path. 제1항에 있어서,
상기 자기장 제어부는 전자석으로 구성되어 인가되는 전류를 제어하여 자기장의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리장치.The method of claim 1,
The magnetic field controller is composed of an electromagnet cell separation apparatus using a magnetic, characterized in that for controlling the applied current to adjust the strength of the magnetic field. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 자성을 이용하는 세포분리장치를 이용하는 방법에 있어서,
유동로 내로 세포액을 투입하는 세포액 투입단계;
상기 유동로 내를 유동하는 세포액에 포함되는 복수개의 세포가 자기장에 의하여 높이별로 분리되도록 자기장을 발생시키는 자기장 발생단계;
상기 분리된 세포를 배출하는 분리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리방법.In the method using a cell separation device using the magnetic of any one of claims 1 to 10,
Cell solution input step of injecting the cell solution into the flow path;
A magnetic field generating step of generating a magnetic field such that a plurality of cells included in the cell fluid flowing in the flow path are separated by height by a magnetic field;
Separation step of discharging the separated cells; Cell separation method comprising a magnetic. 제11항에 있어서,
상기 세포액 투입단계 이후에 상기 유동로 내로 버퍼액을 투입하는 버퍼액 투입단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리방법.The method of claim 11,
And a buffer solution input step of introducing a buffer solution into the flow path after the cell solution input step. 제12항에 있어서,
상기 세포액 투입단계에서 적혈구와 백혈구를 포함하는 세포액을 상기 유동로의 상측에 투입하며,
상기 버퍼액 투입단계에서는 상기 버퍼액을 상기 유동로의 하측에 투입하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리방법.The method of claim 12,
In the cell solution input step, the cell solution containing red blood cells and white blood cells is added to the upper side of the flow path,
In the buffer solution input step, the cell separation method using the magnetic, characterized in that for adding the buffer solution to the lower side of the flow path. 제12항에 있어서,
상기 세포액 투입단계에서 암세포와 백혈구를 포함하는 세포액을 상기 유동로의 하측에 투입하며,
상기 버퍼액 투입단계에서는 상기 버퍼액을 상기 유동로의 상측에 투입하는 것을 특징으로 하는 자성을 이용하는 세포분리방법.The method of claim 12,
In the cell solution input step, the cell solution containing cancer cells and leukocytes is introduced into the lower side of the flow path,
In the buffer solution input step, the cell separation method using magnetism, characterized in that the buffer solution is added to the upper side of the flow path. 삭제delete
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